專利名稱：一種煤炭地下氣化爐及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種煤炭地下氣化爐，以及該氣化爐的制備方法。
背景技術(shù)：
我國一次能源消費總量中煤炭占65%以上，是世界上最大的煤炭生產(chǎn)國和消費國。中國已經(jīng)探明煤炭可采儲量約1900億噸，但總儲量估計可能高達(dá)四萬億噸，如果加緊查清資源家底，運(yùn)用先進(jìn)科技合理化開發(fā)，可望維持供應(yīng)ー百甚至數(shù)百年之久。傳統(tǒng)的煤炭開采涉及一系列環(huán)境問題及健康問題，如地面沉陷，礦エ的健康和安全，脫硫、灰塵的污染，廢物(水)的排放等。為了充分合理利用寶貴的煤炭資源，維持社會可持續(xù)發(fā)展，不能簡單地重復(fù)早年粗放、骯臟、低效的利用方式，必須極大地提高能量轉(zhuǎn)化效率，減少環(huán)境污染，并轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢苑奖氵\(yùn)用的其他能源形態(tài)。煤炭地下氣化集建井、采煤、地面氣化三大工藝為一體，變傳統(tǒng)的物理采煤為化學(xué)采煤，省去了龐大的煤炭開采、運(yùn)輸、洗選、氣化等エ藝的設(shè)備，具有安全性好、投資少、效益高、污染少等優(yōu)點，深受世界各國的重視，被譽(yù)為第二代采煤方法。與傳統(tǒng)采煤和地面氣化相比，煤炭的地下氣化技術(shù)有以下優(yōu)勢(1)可以回收傳統(tǒng)方法開采不經(jīng)濟(jì)和無法開采的煤炭資源；(2)由于煤炭無須人工開采，地下氣化最大限度的減少了礦エ的健康和安全問題；(3)減少了地面沉陷，以及固體廢物排放很少；(4)減少了對社會經(jīng)濟(jì)的影響；(5)投資少，煤氣成本低。鑒于煤炭地下氣化技術(shù)的顯著優(yōu)點，英國、美國、德國、法國等世界許多國家相繼投入了大量的人力和物カ進(jìn)行研究和使用，取得了豐碩的成果。我國也由實驗室試驗研究、 現(xiàn)場試驗研究，逐步向エ業(yè)化生產(chǎn)邁進(jìn)。煤炭地下氣化就是將處于地下的煤炭進(jìn)行有控制的燃燒，通過對煤的熱作用及化學(xué)作用而產(chǎn)生可燃?xì)怏w的過程。具體如下(I)由進(jìn)氣通道鼓入氣化劑(空氣、O2和H20(g))，并在進(jìn)氣側(cè)點燃煤層，氣化劑中的O2遇煤燃燒產(chǎn)生CO2,并釋放大量的反應(yīng)熱，燃燒區(qū)稱為氧化區(qū)，當(dāng)氣流中A濃度接近于零吋，燃燒反應(yīng)結(jié)束、氧化區(qū)結(jié)束。氧化區(qū)的主要反應(yīng)如下氧化反應(yīng)(燃燒反應(yīng))C+02 = = C02+393. 8MJ/kmol碳的部分氧化反應(yīng)(不完全燃燒反應(yīng)):2C+02 == 2C0+221. lMJ/kmolCO氧化反應(yīng)(CO燃燒反應(yīng)):2C0+02 == 2C02+5 70. lMJ/kmol
(II)氧化區(qū)結(jié)束后，則進(jìn)入還原區(qū)，氧化區(qū)使還原區(qū)煤層處于熾熱狀態(tài)，在還原區(qū) CO2與熾熱的C還原成CO，H20(g)與熾熱的C還原成CO、H2等，由于還原反應(yīng)是吸熱反應(yīng)， 使煤層和氣流溫度逐漸降低，當(dāng)溫度降低到使還原反應(yīng)程度較弱時，還原區(qū)結(jié)束。還原區(qū)的主要反應(yīng)如下CO2還原反應(yīng)(發(fā)生爐煤氣反應(yīng))C02+C = = 2C0+162. 4MJ/kmol水蒸汽分解反應(yīng)(水煤氣反應(yīng)):H2CHC = = H2+C0+131. 5MJ/kmol水蒸汽分解反應(yīng)2H20+C = = 2H2+C02+90. OMJ/kmolCO變換反應(yīng)CCHH2O = = H2+C02+41. OMJ/kmol碳的加氫反應(yīng) C+2H2 = = CH4+74. 9MJ/kmol(III)還原區(qū)結(jié)束后，氣流溫度仍然很高，對下游即干餾干燥區(qū)的煤層進(jìn)行加熱， 釋放出熱解煤氣，同時產(chǎn)生甲烷化反應(yīng)。干餾干燥區(qū)的主要反應(yīng)如下煤熱解反應(yīng)煤一CH4+H2+H20+C0+C02甲烷化反應(yīng)C0+3H2 = = CH4+H20+206. 4MJ/kmol2C0+2H2 = = CH4+C02+247. 4MJ/kmolC02+4H2 = = CH4+2H20+165. 4MJ/kmol從化學(xué)反應(yīng)角度來講，三個區(qū)域(即氧化區(qū)、還原區(qū)和干餾干燥區(qū))沒有嚴(yán)格的界限，氧化區(qū)和還原區(qū)也有煤的熱解反應(yīng)，三個區(qū)域的劃分只是說在氣化通道中氧化、還原、 熱解反應(yīng)的相對強(qiáng)弱程度。經(jīng)過這三個反應(yīng)區(qū)以后，生成了含可燃組分主要是H2、CO、CH4· 煤氣，氣化反應(yīng)區(qū)逐漸向出氣ロ移動，因而保持了氣化反應(yīng)過程的不斷進(jìn)行。如圖1所示，煤炭地下氣化爐通常包括進(jìn)氣通道1、出氣通道2和氣化通道3，所述氣化通道3位于煤炭層5中，所述進(jìn)氣通道1和出氣通道2位于地層4中，所述進(jìn)氣通道1、 所述氣化通道3和所述出氣通道2依次連通，并且所述進(jìn)氣通道1和所述出氣通道2各自有一段與地面上的裝置連通。如圖2所示，所述進(jìn)氣通道1和所述出氣通道2通常包括套管11和水泥石環(huán)12， 所述套管11內(nèi)形成進(jìn)氣通道，所述水泥石環(huán)12包覆套管11，且所述水泥石環(huán)12的外壁與地層4接觸。水泥石環(huán)12通常由常規(guī)的油井水泥形成。在煤炭地下氣化過程中，由于氣化通道3內(nèi)會發(fā)生燃燒，產(chǎn)生大量的熱量，使得進(jìn)氣通道1和出氣通道2的套管的溫度較高，通常為380°C以上。在該高溫條件下，由普通的水泥漿料形成的水泥石環(huán)會發(fā)生龜裂，甚至脫落，不能有效地封隔地層，使得地層中的地下水會進(jìn)入氣化通道3 ；而且，燃燒后產(chǎn)生的有害物質(zhì)也會進(jìn)入地層中的地下水中，對地下水造成污染。同吋，在由于水泥石環(huán)發(fā)生龜裂或脫落而不能有效地封隔地層的情況下，高溫會使進(jìn)氣通道1和出氣通道2中的套管11變形甚至損壞，縮短了煤炭地下氣化爐的使用壽命，致使生產(chǎn)成本大幅度増加。因此，需要提高進(jìn)氣通道1和出氣通道2的水泥石環(huán)12的耐高溫性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有的煤炭地下氣化爐中的進(jìn)氣通道和出氣通道的水泥石環(huán)耐高溫性能較差、在高溫(如380°C以上的溫度)下容易發(fā)生龜裂或脫落的缺陷，提供了一種煤炭地下氣化爐以及制備方法。本發(fā)明提供了一種煤炭地下氣化爐，所述煤炭地下氣化爐包括進(jìn)氣通道、出氣通道和氣化通道，所述氣化通道位于煤炭層中，所述進(jìn)氣通道和出氣通道位于地層中，所述進(jìn)氣通道、所述氣化通道和所述出氣通道依次連通，所述進(jìn)氣通道和所述出氣通道各自包括套管和水泥石環(huán)，所述水泥石環(huán)包覆套管，所述水泥石環(huán)由含有油井水泥、熱穩(wěn)定劑、減輕劑和水的水泥漿料固化而形成，其中，在所述水泥漿料中，所述油井水泥、所述熱穩(wěn)定劑、所述減輕劑和水的重量比為100 10-50 10-30 50-60，且以所述熱穩(wěn)定劑的總量為基準(zhǔn)，所述熱穩(wěn)定劑由40-60重量％的100-160目的石英砂和40-60重量％的180-250目的石英砂組成。本發(fā)明還提供了一種煤炭地下氣化爐的制備方法，該方法包括(1)在地層的不同位置分別形成進(jìn)氣通道和出氣通道，進(jìn)氣通道和出氣通道的下端各自延伸至煤炭層，所述進(jìn)氣通道和所述出氣通道各自包括套管和水泥石環(huán)，所述水泥石環(huán)包覆套管，所述水泥石環(huán)由含有油井水泥、熱穩(wěn)定劑、減輕劑和水的水泥漿料固化而形成；(2)在煤炭層中形成氣化通道，所述氣化通道的兩端分別與進(jìn)氣通道和出氣通道的下端連通；其中，在所述水泥漿料中，所述油井水泥、所述熱穩(wěn)定劑、所述減輕劑和水的重量比為100 10-50 10-30 50-60，且以所述熱穩(wěn)定劑的總量為基準(zhǔn)，所述熱穩(wěn)定劑由 40-60重量％的100-160目的石英砂和40-60重量％的180-250目的石英砂組成。在本發(fā)明的所述煤炭地下氣化爐的制備過程中，通過將油井水泥、熱穩(wěn)定劑和減輕劑以特定的比例配合使用，并且選用特定尺寸和比例的石英砂混合物作為熱穩(wěn)定劑，能夠?qū)⑺酀{料的密度控制在一定的范圍內(nèi)，使得由該水泥漿料形成的水泥石環(huán)在高溫(如 380°C以上的溫度)下仍然能夠保持有較高的強(qiáng)度，表現(xiàn)出優(yōu)良的耐高溫性能。因此，根據(jù)本發(fā)明的所述煤炭地下氣化爐具有較長的使用壽命。本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將在隨后的具體實施方式
部分予以詳細(xì)說明。


附圖是用來提供對本發(fā)明的進(jìn)ー步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面的具體實施方式
一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中圖1是煤炭地下氣化爐的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是煤炭地下氣化爐中的進(jìn)氣通道和出氣通道的水泥石環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖標(biāo)記說明1 進(jìn)氣通道 2 出氣通道
3 氣化通道 4 地層5 煤炭層11 套管12 水泥石環(huán)
具體實施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體實施方式
僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用干限制本發(fā)明。在本發(fā)明中，在未作相反說明的情況下，使用的方位詞如“上、下”通常是指參考附圖所示的上、下。如圖1和圖2所示，本發(fā)明的所述煤炭地下氣化爐包括進(jìn)氣通道1、出氣通道2和氣化通道3，所述氣化通道3位于煤炭層5中，所述進(jìn)氣通道1和出氣通道2位于地層4中， 所述進(jìn)氣通道1、所述氣化通道3和所述出氣通道2依次連通，所述進(jìn)氣通道1和所述出氣通道2各自包括套管11和水泥石環(huán)12，所述水泥石環(huán)12包覆套管11，所述水泥石環(huán)12由含有油井水泥、熱穩(wěn)定劑、減輕劑和水的水泥漿料固化而形成，其中，在所述水泥漿料中，所述油井水泥、所述熱穩(wěn)定劑、所述減輕劑和水的重量比為100 10-50 10-30 50-60， 且以所述熱穩(wěn)定劑的總量為基準(zhǔn)，所述熱穩(wěn)定劑由40-60重量％的100-160目的石英砂和 40-60重量％的180-250目的石英砂組成。在所述水泥漿料中，所述熱穩(wěn)定劑用于改善水泥漿料的耐高溫性能。當(dāng)相對于100 重量份的所述油井水泥，所述熱穩(wěn)定劑的含量小于10重量份或者高于50重量份時，或者當(dāng)熱穩(wěn)定劑不是由上述粒度的石英砂按照上述比例混合得到吋，所述水泥漿料的耐高溫性能較差。優(yōu)選情況下，以所述熱穩(wěn)定劑的總量為基準(zhǔn)，所述熱穩(wěn)定劑由45-55重量％的 120-160目的石英砂和45-55重量％的180-220目的石英砂組成。在所述水泥漿料中，所述石英砂可以為本領(lǐng)域常規(guī)使用的石英砂，優(yōu)選地，所述石英砂的SiO2含量為95重量％以上。在所述水泥漿料中，所述減輕劑主要起減輕和懸浮的作用，并且具有一定的水化膠凝強(qiáng)度。當(dāng)相對于100重量份的所述油井水泥，所述減輕劑的含量小于10重量份，則所述水泥漿料的密度相對較高，在采用該水泥漿料制備煤炭地下氣化爐的過程中，水泥漿料容易造成煤層裂隙堵塞；當(dāng)相對于100重量份的所述油井水泥，所述減輕劑的含量高于30 重量份時，則所述水泥漿料的密度相對較低，在采用該水泥漿料制備煤炭地下氣化爐的過程中，水泥漿料容易造成漏失，返不出地面。因此，所述減輕劑的含量過高或過低都不利于所述水泥漿料在煤炭地下氣化爐中的應(yīng)用。在本發(fā)明中，所述減輕劑可以為各種常規(guī)的減輕劑，例如可以為漂珠、粉煤灰、膨脹劑和珍珠巖中的至少ー種。在優(yōu)選的實施方式中，在所述水泥漿料中，所述油井水泥、所述熱穩(wěn)定劑、所述減輕劑和水的重量比為100 20-40 15-25 55-60。在所述水泥漿料中，所述油井水泥可以為本領(lǐng)域常規(guī)使用的各種油井水泥。優(yōu)選情況下，所述油井水泥為API系列油井水泥，更優(yōu)選為G級油井水泥。所述G級油井水泥是指符合美國石油協(xié)會(API)規(guī)定的G級油井水泥技術(shù)指標(biāo)的油井水泥。
在發(fā)明中，所述水泥漿料的密度可以為1. 4-1. 8g/cm3，優(yōu)選為1. 6-1. 8g/cm3。當(dāng)所述水泥漿料的密度為1. 6-1. 8g/cm3吋，在所述水泥漿料中，所述油井水泥、所述熱穩(wěn)定劑、 所述減輕劑和水的重量比為100 20-40 15-25 55-60，此時所述水泥漿料具有優(yōu)異的耐高溫性能。在所述水泥漿料中，為了適當(dāng)調(diào)節(jié)所述水泥漿料的初凝過渡時間，以調(diào)節(jié)所述水泥漿料凝固后得到的水泥石的早期強(qiáng)度，使得水泥漿料在地層流體(水)浸入其界面之前快速膠結(jié)，所述水泥漿料還可以含有緩凝劑或催凝劑。相對于100重量份的所述油井水泥， 所述緩凝劑或所述催凝劑的含量可以為2-5重量份，優(yōu)選為2. 5-4. 5重量份。所述緩凝劑可以為能夠縮短所述水泥漿料的初凝過渡時間的各種常規(guī)的緩凝劑， 例如可以為多羥基化合物、羥基羧酸鹽及其衍生物、高糖木質(zhì)素磺酸鹽和無機(jī)鹽(如氯化鋅、硼酸鹽、磷酸鹽等)中的至少ー種。所述催凝劑可以為能夠延長所述水泥漿料的初凝過渡時間的各種常規(guī)的催凝劑， 例如可以為氯化鈣、水玻璃等。所述水泥漿料制備方法簡單，只需將各個組分均勻混合即可。所述水泥漿料的使用方法可以按照常規(guī)的水泥漿料的使用方法來實施。在本發(fā)明中，所述煤炭地下氣化爐的主要改進(jìn)之處在干，所述進(jìn)氣通道1和所述出氣通道2的水泥石環(huán)12均由本發(fā)明的所述水泥漿料制備而成，而所述煤炭地下氣化爐的具體結(jié)構(gòu)和構(gòu)造可以與常規(guī)的煤炭地下汽化爐相同或相似。根據(jù)本發(fā)明的所述煤炭地下氣化爐，所述進(jìn)氣通道1和所述出氣通道2各自可以根據(jù)生產(chǎn)需要而設(shè)置為多個。根據(jù)本發(fā)明的所述煤炭地下氣化爐，在進(jìn)氣通道1和出氣通道2中，所述套管11 可以為本領(lǐng)域常規(guī)使用的套管，例如可以為API系列套管。所述套管11的厚度和所述水泥石環(huán)12的厚度可以根據(jù)地層4的土質(zhì)以及氣化工藝的要求而變化，例如，所述套管11的厚度與所述水泥石環(huán)12的厚度之比可以為1 1-10。所述套管11的厚度是指套管11的外徑與內(nèi)徑之差。所述水泥石環(huán)12的厚度是指水泥石環(huán)12的外徑與內(nèi)徑之差。根據(jù)本發(fā)明的所述煤炭地下氣化爐，在進(jìn)氣通道1和出氣通道2中，套管11的內(nèi)徑和氣化通道3的直徑可以根據(jù)氣化工藝的要求而變化，例如，套管11的內(nèi)徑與氣化通道 3的直徑之比可以為1 0.5-5。進(jìn)氣通道1和出氣通道2的高度由煤炭層的深度決定。 套管11的內(nèi)徑與高度的比可以為1 500-10000，氣化通道3的直徑與長度的比可以為 1 100-100000。本發(fā)明還提供了一種煤炭地下氣化爐的制備方法，該方法包括(1)在地層4的不同位置分別形成進(jìn)氣通道1和出氣通道2，進(jìn)氣通道1和出氣通道2的下端各自延伸至煤炭層5，所述進(jìn)氣通道1和所述出氣通道2各自包括套管11和水泥石環(huán)12，所述水泥石環(huán)12包覆套管11，所述水泥石環(huán)12由含有油井水泥、熱穩(wěn)定劑、減輕劑和水的水泥漿料固化而形成；(2)在煤炭層5中形成氣化通道3，所述氣化通道3的兩端分別與進(jìn)氣通道1和出氣通道2的下端連通。根據(jù)本發(fā)明的所述方法，所述水泥漿料與上文描述的相同。根據(jù)本發(fā)明的所述方法，在地層4上形成進(jìn)氣通道1和出氣通道2的方法可以采用常規(guī)的方法實施，例如可以包括先在地層4上鉆出井，使井的下端延伸至煤炭層5，接著在井中設(shè)置套管11，然后向套管11與地層4之間的間隙中注入水泥漿料，水泥漿料固化后形成水泥石環(huán)12，包覆所述套管11，待水泥漿料返至地面上吋，表示封固完畢，從而制得進(jìn)氣通道和出氣通道。根據(jù)本發(fā)明的所述方法，在煤炭層5中形成氣化通道3的方法以及使氣化通道3 的兩端分別與進(jìn)氣通道1和出氣通道2的下端連通的方法均可以按照本領(lǐng)域常規(guī)的方法 (如人工挖掘)實施，在此不再贅述。以下通過實施例對本發(fā)明作進(jìn)ー步說明。實施例1本實施例用于說明本發(fā)明的所述煤炭地下氣化爐及其制備方法。(1)配制水泥漿料將15重量份的顆粒直徑為約150目的石英砂(SW2含量約為96重量％ )、15重量份的顆粒直徑為約200目的石英砂(SW2含量約為98重量％ )、20重量份的粉煤灰和2重量份的水玻璃混合。然后，將得到的混合物與100重量份的G級油井水泥(購自山東華銀特種水泥股份有限公司)和55重量份的水混合，得到水泥漿A3。用比重法測得水泥漿A3 的密度為1. 75g/cm3。(2)制備煤炭地下氣化爐在地層中鉆出兩個直徑分別為311毫米和215. 9毫米的井，一直鉆到煤炭層，兩個井的軸線之間的距離為350米，井的深度為約380米。然后，在煤炭層中定向鉆出水平直徑為152毫米的通道(即氣化通道)，將兩個井連通。在兩個井中分別設(shè)置與井等高的直徑分別為M4. 5毫米和177. 8毫米的API石油套管(厚度為9. 19毫米)。然后，分別向套管與地層之間的間隙中泵入水泥漿料Al。直至水泥漿料返至地面時停止泵入水泥漿料，自然固化，從而制得煤炭地下氣化爐Si。實施例2本實施例用于說明本發(fā)明的所述煤炭地下氣化爐及其制備方法。(1)配制水泥漿料將8重量份的顆粒直徑為約120目的石英砂(SW2含量約為96重量％ )、12重量份的顆粒直徑為約180目的石英砂(SW2含量約為98重量％ )、25重量份的漂珠(購自河北邢臺宏泰漂珠廠)和2重量份的氯化鈣混合。然后，將得到的混合物與100重量份的G級油井水泥(購自山東華銀特種水泥股份有限公司)和60重量份的水混合，得到水泥漿A2。 用比重法測得水泥漿A3的密度為1. 60g/cm3。(2)制備煤炭地下氣化爐根據(jù)實施例1的方法制備煤炭地下汽化爐，所不同的是，套管與地層之間的間隙中泵入所述水泥漿料A2，從而得到煤炭地下氣化爐S2。實施例3本實施例用于說明本發(fā)明的所述煤炭地下氣化爐及其制備方法。 (1)配制水泥漿料將22重量份的顆粒直徑為約160目的石英砂(SW2含量約為96重量％ )、18重量份的顆粒直徑為約220目的石英砂(SiO2含量約為98重量％)、15重量份的膨脹珍珠巖(購自平橋鑫遠(yuǎn)保溫材料廠)和2重量份的水玻璃混合。然后，將得到的混合物與100重量份的G級油井水泥(購自山東華銀特種水泥股份有限公司)和50重量份的水混合，得到水泥漿A3。用比重法測得水泥漿A3的密度為1.80g/cm3。(2)制備煤炭地下氣化爐根據(jù)實施例1的方法制備煤炭地下汽化爐，所不同的是，套管與地層之間的間隙中泵入所述水泥漿料A3，從而得到煤炭地下氣化爐S3。對比例1根據(jù)實施例1的方法配制水泥漿料和制備煤炭地下汽化爐，所不同的是，在制備煤炭地下汽化爐的過程中，采用30重量份的顆粒直徑為約150目的石英砂(SiO2含量約為 96重量％ )作為熱穩(wěn)定劑，從而制得密度為1. 75g/cm3的水泥漿料D1。如此制得煤炭地下氣化爐DSl。對比例2根據(jù)實施例1的方法配制水泥漿料和制備煤炭地下汽化爐，所不同的是，在制備煤炭地下汽化爐的過程中，采用30重量份的顆粒直徑為約200目的石英砂(SiO2含量約為 98重量％ )作為熱穩(wěn)定劑，從而制得密度為1. 75g/cm3的水泥漿料D2。如此制得煤炭地下氣化爐DS2。對比例3根據(jù)實施例1的方法配制水泥漿料和制備煤炭地下汽化爐，所不同的是，在制備煤炭地下汽化爐的過程中，采用30重量份的顆粒直徑為約150目的石英砂(SiO2含量約為 96重量％ )和30重量份的顆粒直徑為約200目的石英砂(SiO2含量約為98重量％ )作為熱穩(wěn)定劑，且采用10重量份的粉煤灰作為減輕劑，從而制得密度為1. 9g/cm3的水泥漿料 D3。如此制得煤炭地下氣化爐DS3。測試?yán)?分別將水泥漿A1-A3和D1-D3圍繞API石油套管凝固，形成均勻的水泥石環(huán)(其中API石油套管的直徑為M4. 5毫米，厚度為9. 19毫米，水泥石環(huán)的厚度為33毫米)。然后，在所述鋼管內(nèi)加熱，使得鋼管壁的溫度高達(dá)400°C，并在溫度下保持168小時。觀察水泥石環(huán)的狀態(tài)，如果水泥石環(huán)未發(fā)生龜裂或脫落，則根據(jù)API標(biāo)準(zhǔn)方法檢測完整的水泥石環(huán)的粘結(jié)強(qiáng)度，結(jié)果如下表1所示。表權(quán)利要求
1.一種煤炭地下氣化爐，所述煤炭地下氣化爐包括進(jìn)氣通道(1)、出氣通道( 和氣化通道(3)，所述氣化通道C3)位于煤炭層(5)中，所述進(jìn)氣通道(1)和出氣通道( 位于地層(4)中，所述進(jìn)氣通道(1)、所述氣化通道C3)和所述出氣通道( 依次連通，所述進(jìn)氣通道⑴和所述出氣通道⑵各自包括套管(11)和水泥石環(huán)(12)，所述水泥石環(huán)(12)包覆套管(11)，所述水泥石環(huán)(1 由含有油井水泥、熱穩(wěn)定劑、減輕劑和水的水泥漿料固化而形成，其特征在干，在所述水泥漿料中，所述油井水泥、所述熱穩(wěn)定劑、所述減輕劑和水的重量比為100 10-50 10-30 50-60，且以所述熱穩(wěn)定劑的總量為基準(zhǔn)，所述熱穩(wěn)定劑由 40-60重量％的100-160目的石英砂和40-60重量％的180-250目的石英砂組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤炭地下氣化爐，其中，在所述水泥漿料中，所述油井水泥、 所述熱穩(wěn)定劑、所述減輕劑和水的重量比為100 20-40 15-25 55-60。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的煤炭地下氣化爐，其中，所述減輕劑為漂珠、粉煤灰、膨脹劑和珍珠巖中的至少ー種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的煤炭地下氣化爐，其中，所述油井水泥為G級油井水泥。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤炭地下氣化爐，其中，在所述水泥漿料中，以所述熱穩(wěn)定劑的總量為基準(zhǔn)，所述熱穩(wěn)定劑由45-55重量％的120-160目的石英砂和45-55重量％的 180-220目的石英砂組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的煤炭地下氣化爐，其中，所述石英砂的SW2含量為95重量％以上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤炭地下氣化爐，其中，所述水泥漿料的密度為1.4-1. Sg/3cm ο
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的煤炭地下氣化爐，其中，所述水泥漿料的密度為1.6-1.Sg/3cm ο
9.根據(jù)權(quán)利要求1、2、5、7或8所述的煤炭地下氣化爐，其中，所述水泥漿料還含有緩凝劑或催凝劑，且相對于100重量份的所述油井水泥，所述緩凝劑或所述催凝劑的含量為2-5重量份。
10.一種煤炭地下氣化爐的制備方法，該方法包括(1)在地層(4)的不同位置分別形成進(jìn)氣通道(1)和出氣通道O)，進(jìn)氣通道(1)和出氣通道⑵的下端各自延伸至煤炭層(5)，所述進(jìn)氣通道⑴和所述出氣通道(2)各自包括套管(11)和水泥石環(huán)(12)，所述水泥石環(huán)(1 包覆套管(11)，所述水泥石環(huán)(1 由含有油井水泥、熱穩(wěn)定劑、減輕劑和水的水泥漿料固化而形成；(2)在煤炭層(5)中形成氣化通道(3)，所述氣化通道(3)的兩端分別與進(jìn)氣通道⑴ 和出氣通道O)的下端連通；其特征在干，在所述水泥漿料中，所述油井水泥、所述熱穩(wěn)定劑、所述減輕劑和水的重量比為100 10-50 10-30 50-60，且以所述熱穩(wěn)定劑的總量為基準(zhǔn)，所述熱穩(wěn)定劑由 40-60重量％的100-160目的石英砂和40-60重量％的180-250目的石英砂組成。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，在所述水泥漿料中，所述油井水泥、所述熱穩(wěn)定劑、所述減輕劑和水的重量比為100 20-40 15-25 55-60。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，在所述水泥漿料中，以所述熱穩(wěn)定劑的總量為基準(zhǔn)，所述熱穩(wěn)定劑由45-55重量％的120-160目的石英砂和45-55重量％的180-220目的石英砂組成。
13.根據(jù)權(quán)利要求10-12中任意一項所述的方法，其中，所述石英砂的SW2含量為95重量％以上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種煤炭地下氣化爐以及該煤炭地下汽化爐的制備方法，該煤炭地下氣化爐包括進(jìn)氣通道、出氣通道和氣化通道，氣化通道位于煤炭層中，進(jìn)氣通道和出氣通道位于地層中，進(jìn)氣通道、氣化通道和出氣通道依次連通，進(jìn)氣通道和出氣通道各自包括套管和水泥石環(huán)，水泥石環(huán)包覆套管，水泥石環(huán)由含有油井水泥、熱穩(wěn)定劑、減輕劑和水的水泥漿料固化而形成，在水泥漿料中，油井水泥、熱穩(wěn)定劑、減輕劑和水的重量比為100∶10-50∶10-30∶50-60，且以熱穩(wěn)定劑的總量為基準(zhǔn)，熱穩(wěn)定劑由40-60重量％的100-160目的石英砂和40-60重量％的180-250目的石英砂組成。根據(jù)本發(fā)明的所述煤炭地下氣化爐具有較長的使用壽命。
文檔編號E21B43/295GK102562025SQ20111039147
公開日2012年7月11日 申請日期2011年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月30日
發(fā)明者包軍, 孫雨, 李華, 郝立強(qiáng), 陳隆, 韓源 申請人:中國神華能源股份有限公司, 神華地質(zhì)勘查有限責(zé)任公司